激光直写无掩膜光刻机在3D灰度曝光的应用

　　激光直写无掩膜光刻机是一种利用图形化DMD微镜矩阵控制的直写曝光光刻设备。该设备可以在无需曝光掩膜版的条件下，根据用户研究需要，直接在光刻胶样品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光图案，为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便高效的微加工方案。

　　

　　此外，它还具备结构紧凑（70cm×70cm×70cm）、高直写速度，高分辨率（XY~0.6μm）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。目前在国内拥有包括清华大学、北京大学、中国科技大学、南京大学等100余家应用单位，受到广泛的认可和好评。

　　

　　结合直写曝光原理，通过软件后台控制DMD微镜矩阵的开合时间，或结合样品表面的曝光深度，进而可以实现0-255阶像素级3D灰度直写。为上述相关研究领域内的3D线性灰度结构应用提供了便捷有效的实验方案。

　　

　　利用激光直写无掩膜光刻机在光刻胶样品表面上实现的3D灰度直写曝光结果，其中左上、左下为灰度设计原图，右上、右下为对应灰度曝光结果，右上莲花图案实际曝光面积为380×380um，右下山水画图案实际曝光面积为500×500μm

　　

　　利用无掩膜光刻机的灰度直写技术在硅基表面实现一系列高质量的3D灰度图形转移，研究人员通过调整激光直写聚焦深度以及优化离子刻蚀工艺，获得具有良好侧壁平滑特征的任意3D灰度结构，其侧壁的表面粗糙度低于3nm，相较此前报道的其他方式所获得的3D灰度结构，表面平滑性表现出显著的优势。

　　

　　利用激光直写曝光技术，不仅可以直接制备任意形状的硅基微纳灰度结构，而且可以将制备的3D结构作为模具、电镀模板或牺牲层来应用在其他材料上，如聚合物、金属或玻璃等。这种直观化的激光直写技术在诸多维纳器件研究领域中表现出显著的应用优势和开发前景。